Giriþ: Kauçuk, mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle birçok uygulamada yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Genel uygulamalardan bazýlarý lastik, contalar, hortumlar ve titreþim sönümleyicileridir. Servis sýrasýnda, kauçuk bileþenlerin çoðu, yorulma hasarýna yol açabilecek dalgalý yüklere maruz kalýr. Bu nedenle, kauçuklarda yorulma çalýþmasý oldukça önemlidir. Genel olarak, kauçuklarýn yorulmasý, üzerinde herhangi bir kusurun olmadýðý bölgede tekrarlý yük etkisi ile çatlaðýn oluþtuðu bir periyodu içerir. Bu periyodu çatlaklarýnýn büyümesi ve bir noktaya gelerek kopmanýn oluþtuðu baþka bir periyot takip eder. Bu hat boyunca, kauçuðun yorulma analizinde iki farklý yaklaþým mevcuttur. Bu yaklaþýmlar, çatlak oluþumu ve çatlak yayýlýmý yaklaþýmlarýdýr. Çatlak oluþumu yaklaþýmýnda yorulma ömrü; mekanik rijitlik kaybý, küçük çatlaklarýn oluþmasý veya tam kopma olarak tanýmlanmaktadýr. Çatlak yayýlýmý yaklaþýmý, ilk çatlak þekli ve konumu bilindiðinde kullanýlýr. Çatlak büyümesi, yýrtýlma enerjisinin hesaplanmasýyla tahmin edilir.Bu yaklaþým, kauçuk bileþenlerin, kopmadan önce çatlak ilerlemesini sürdürebilmesi durumunda uygundur. Kauçuk bileþenlerin servis sýrasýndaki yorulma hasarlarýnýn önüne geçmek için son birkaç yýl içerisinde kauçuðun dayanýklýlýðýna yönelik çalýþmalarýn sayýsý artmýþtýr. Kauçuk malzemelerin yorulma ömrünü etkileyen birçok faktör bilinmektedir. Bu çalýþmada üç genel faktör incelenmiþtir. Bu faktörler, mekanik yük geçmiþlerinin etkileri, çevresel etkiler ve kauçuk formülasyonunun etkileridir. Bu faktörler için literatür taramasý yapýlarak ve önceki derlemeler ýþýðýnda bu çalýþma hazýrlanmýþtýr. Kauçuðun yorulma davranýþý, hem maksimum hem de minimum yük tekrarlarýna aþýrý derecede duyarlýdýr. Bu çalýþmada yükleme koþullarýnýn, yükleme periyotlarýnýn, yük dizisinin, çok eksenliliðin, frekans ve yükleme dalga þeklinin etkileri de dahil olmak üzere birçok yönden yorulma davranýþý incelenmiþtir. Çevresel faktörler, kauçuðun hem kýsa hem de uzun süreli yorulma davranýþýný etkileyebilir. Bu davranýþlarda sýcaklýk, oksijen ve ozonun etkileri dikkate alýnýr. Formülasyon ve iþleme deðiþkenlerinin uygun þekilde çoðaltýlmasýyla çok çeþitli yorulma davranýþlarý ortaya çýkmaktadýr. Burada elastomer türünün, dolgu malzemesinin, hacimsel oranýn, kürleyicilerin ve vulkanizasyonun etkileri incelenmiþtir. Amaç: Bu çalýþmanýn amacý günümüz koþullarýnda farklý alanlarda kullanýlan kauçuk malzemelerin deðiþen servis þartlarý altýndaki yorulmadavranýþlarýnýn gözden geçirilmesidir. Kapsam: Kullanýlan malzemelerin istenilen mekanik özellikleri sunmasýnýn yanýnda servis sýrasýnda daha uzun ömürlü olabilmesi için polimerlerin ve kauçuklarýn genel yapýsýnýn iyi bilinmesi gereklidir. Bu nedenle günümüz koþullarý altýnda uygun malzemenin bulunmasý, ayrýca geliþen teknoloji ve þartlara baðlý olarak her koþul altýnda da kullanýlabilecek malzemelerin geliþtirilmesine ihtiyaç bulunmaktadýr. Yapýlan bu derlemenin kapsamýný kauçuk malzemeler oluþturmaktadýr. Bu baðlamda kauçuk malzemelerin yorulma davranýþlarýný inceleyen literatür taramalarýndan faydalanýlarak bu çalýþma oluþturulmuþtur. Bulgular: Çeþitli faktörler kauçuk malzemelerin yorulma davranýþlarýna etki etmektedir. Genel olarak bu faktörler;mekanik yük geçmiþlerinin etkileri, çevresel etkiler ve kauçuk formülasyonunun etkileridir.Mekanik yük geçmiþi (zamana baðlý mekanik yüklemeler)ile ilgili olarak yorulma hasarýnýn meydana gelebilmesi için tekrarlý bir yükün mevcut olmasý gerekmektedir. Kauçuðun yorulma davranýþý hem maksimum hem de minimum yük sýnýrlarýna oldukça duyarlýdýr. Kauçuk malzemelerde yükleme ile çatlak büyüme oraný ya da yükleme ile yorulma ömrü arasýnda güçlü bir iliþkinin olduðu görülmüþtür. Elastomer türüne ve dolgu maddelerine baðlý olarak, minimum ya da ortalama yüklemenin etkisi yorulma ömrü açýsýndan yararlý veya zararlý olabilir. Çevresel faktörler, kauçuðun hem kýsa hem de uzun vadede yorulma davranýþýný etkilemektedir. Kýsa vadede sýcaklýk, oksijen veya ozonun varlýðý elastomerler açýsýndan zararlýdýr. Uzun vadede, yüksek sýcaklýk ve oksidatif yaþlanma elastomerlerde kalýcý hasarlar oluþturabilir. Kauçuk formülasyonunun ve iþleme deðiþkenlerinin doðru þekilde çoðaltýlmasýyla çok çeþitli yorulma davranýþlarý ortaya çýkmaktadýr. Sonuç: Kauçuk yorulma hasarlarýnda iki temel yaklaþým benimsenmiþtir. Bunlar; çatlak oluþumu ve çatlak yayýlýmýdýr. Çatlak oluþumunun kauçuklarýn yorulma ömrü üzerinde çok eksenli etkileritam olarak anlaþýlamamýþtýr. Çatlak yayýlýmý (büyümesi) üzerine çok eksenli etkiler prensip olarak anlaþýlmakla birlikte tam olarak incelenememiþtir. Çevresel faktörlerin(sýcaklýk, oksijen ve ozon) kauçuklarýn yorulma ömrü üzerindeki etkileri için farklý modeller belirlenmiþtir. Kauçuk üzerinde yapýlan yaþlandýrmalar hem yorulma özelliklerini hem de kauçuk özelliklerini etkilediði için yaþlandýrmanýn yapýsal davranýþ üzerindeki etkilerinin niceliksel olarak modelleri geliþtirilmelidir. Elastomer türü, dolgu malzemesi, hacimsel oranlar, kürleyiciler ve vulkanizasyonlar kauçuklarýn yorulma davranýþlarýna direk etki etmektedir.
Anahtar Kelimeler: Kauçuk,Yorulma, Çevresel faktörler
|
